libro tectónica de placas folguera-spagnuolo 2010

8/17/2019 Libro Tectónica de Placas Folguera-spagnuolo 2010

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Colec c io l e ión : LAS C I ENC IAS NATURALES Y LA MATEM L A S I E N I A S N A T U R A L E S Y L A M A T E MÁT

Distribución de carácter gr

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a u t o r i d a d e s

PRESIDENTE DE LA N ACIÓNDra. Cristina Fernández de Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓNDr. Alberto E. Sileoni

SECRETARIA DE EDUCACIÓNProf. María Inés Abrile de Vollmer

DIRECTORA E JECUTIVA DEL INSTITUTO N ACIONAL DEEDUCACIÓN TECNOLÓGICA Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR N ACIONAL DEL CENTRO N ACIONAL DEEDUCACIÓN TECNOLÓGICA Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

DIRECTOR N ACIONAL DE EDUCACIÓN TÉCNICO PROFESIONAL Y OCUPACIONALIng. Roberto Díaz

Ministerio de Educación.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.2010


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Colec c io l e ión : LAS C I ENC IAS NATURALES Y LA MATEM L A S I E N I A S N A T U R A L E S Y L A M A T E MÁT


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Dedicado a Victor Ramos.

Los Autores

Dr. Andrés Folguera

Se graduó como geólogo en la Universidad de Buenos Aires en el año 1995. Desde esa fecha ha dirigido sus lí-neas de investigación hacia la evolución de los últimos110 millones de años de los Andes, particularmente entrelas Provincias de Mendoza y Chubut, como parte de sulabor realizada en el Laboratorio de Tectónica Andina dela Universidad de Buenos Aires. Es investigador de CO-NICET y docente del Departamento de Ciencias Geoló-gicas en el área de Geodinámica Interna. Además de sulabor académica, ha mantenido una intensa tarea relacio-nada con la divulgación científica que comprende desdemanuales para colegios secundarios, libros de divulgaciónde la Editorial Universitaria, hasta documentales realiza-dos por el Ministerio de Educación.

Lic. Mauro G. SpagnuoloSe graduó como geólogo en la Universidad de Buenos Aires en el año 2006. Es becario doctoral de CONICETy docente auxiliar del Departamento de Ciencias Geoló-gicas en el área de Geodinámica Interna. Como colabo-rador en el Departamento de Orientación Vocacional dela Facultad de Ciencias Exactas y Naturales realiza activi-dades de divulgación científica en forma de talleres y char-las. Su actividad académica se reparte entre el estudio dela geología de Marte y el volcanismo Andino de hace 20millones de años.


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Prefacio 8

Introducción 9

Capítulo 1: Formación del Sistema Solar 10• Apertura 10• Primer Acto • El Problema 10

• 1 Historia de esta historia 12• 2 Volviendo al futuro 14• 3 La composición de los planetas 16• 4 Perinolas planetarias 17

• Segundo Acto • 5 El principio del fin 19

Capítulo 2: La dinámica del interior terrerstre 23• Apertura 23• Primer Acto • El Problema 23

• 1 Hacia el mar de hierro interior (o los sapos engullen esferas) 25• 2 El caparazón invisible 28

• Segundo Acto • 3 Los océanos perdidos 29• 4 Ríos y cataratas de roca bajo nuestros pies 32

Capítulo 3: La tectónica de placas 34• Apertura 34• Primer Acto • El Problema 34

• 1 La ausencia de uniformidad del fondo oceánico 35• 2 El tiempo perdido 36• 3 Magnetismo terrestre: la brújula hacia el camino correcto 37• 4 Terremotos, las viejas ideas tiemblan 39• 5 Midiendo el movimiento de los continentes y océanos 40

• Segundo Acto • 6 La litósfera 40• 7 Márgenes divergentes 41• 8 Márgenes convergentes 42•

9 Márgenes conservativos 44• 10 Plumas 44• 11 El ciclo de Wilson y la formación de montañas 45

Capítulo 4: Combustible para la tectónica de placas: el origen del calor interno terrestre 47• Apertura 47 • Primer Acto • 1 Una disputa antigua 48

• 2 David y Goliat 48• 3 Cocínese a fuego lento 50• 4 Un viaje intrincado hacia la superficie 52• 5 No, la Tierra no es un puchero 54

• Segundo Acto • 6 La máquina de producir calor 56• 7 El empujón de las dorsales 57•

8 Zonas de subducción y flujo calórico 59Capítulo 5: La formación y destrucción de cordilleras 61• Apertura 61• Primer Acto • 1 ¿Quién empuja las placas? 61

• 2 La óptica japonesa 63• 3 Zonas de subducción como la gente 65

• Segundo Acto • 4 Cómo regar una zona de subducción 68

índice


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Introducción al estudio de la Física

• 5 Todo lo que sube tiene que caer 70• 6 La pérdida de los cimientos 71

Capítulo 6: Las rocas formadas en los distintos planetas 73• Apertura 73• Primer Acto • 1 La composición de la Tierra 73

• 2 El merengue de la tarta 76• 3 Panes y cortezas 77

• Segundo Acto • 4 Ciclos no tan ciclos 80

Capítulo 7: La relación entre la tectónica de placas, la vida y el clima 83• Apertura 83• Primer Acto • 1 El ciclo de la vaca 83

• 2 Un delicado equilibrio 85• 3 El efecto bola de hielo 87

• Segundo Acto • 4 Acerca de la verde Antártida 89• 5 El agua derramada 90• 6 Sacando el tapón de los océanos 91

• 7 Las cordilleras y el enfriamiento de la atmósfera 92Capítulo 8: Historia de los continentes y de los océanos 93• Apertura 93• Primer Acto • El Problema 94

• 1 Continentes que revientan 94• 2 Un libro de piedra escrito a través de 4.000 millones de años 95

• Segundo Acto • 3 Rodinia, Gondwana, Laurasia y Pangea o la historia de nunca acabar 97• 4 Gondwana: Un supercontinente obstinado 99• 5 Últimas imágenes de una peculiar historia 100

Capítulo 9: La Tierra primitiva 106• Apertura 106• Primer Acto • 1 Golpe a golpe 106

• 2 Un infierno helado 109• 3 Los primeros mil millones de años 111

• Segundo Acto • 4 La Tierra viva 114• 5 “Marcianos al ataque” 115• 6 La habitabilidad de la Tierra 116• 7 Nuevos Mundos 118

Capítulo 10: La dinámica de los planetas rocosos y su comparación con la dinámica de la Tierra 119• Apertura 119• Primer Acto • 1 ¿La Tierra rara? 119

• 2 La volatilidad del agua 120• 3 El Sistema Zoolar 123

• Segundo Acto • 4 Pasado marciano 129

• 5 Fisonomía Marciana 129• 6 Ciclo Exógeno en Marte 131• 7 Pasado “terrestre” 133• 8 “¿Cómo se sabe si la Tierra no es más que el infierno de otro planeta?” Aldous Huxley

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Epílogo 135

Bibliografía 136


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8 De la Tierra y los planetas rocosos

Esta obra no es un tratado extensivo acerca de la Geología y, quizás, tam-

poco clasifique siquiera como un libro de Geología. Es cierto que hemosusado fórmulas clásicas, en algunos capítulos, que suelen usarse en libros degeofísica, tectónica y geología introductorios. Es cierto, también, que hemosanalizado problemáticas típicas de esos campos. Sin embargo, que no se pre-tenda buscar aquí clasificaciones rigurosas, ni descripciones exhaustivas deprocesos. Nos hemos empeñado en no hablar de la clasificación tradicionalde las rocas, que es uno de los tópicos iniciales de los cursos de Introduccióna la Geología. No hemos querido leer la palabra mineral en nuestro primerborrador, aunque no nos ha quedado otra que escribirlo. Nos hemos empe-ñado, también, en transmitir nuestros conocimientos: la forma en la cual la Tierra y otros planetas conocidos funcionan o funcionaron de la manera más

inusual posible, simplemente, por desentonar, simplemente, para no aburrir-nos contando una y otra vez lo que ya no queremos contar de la misma manera. Hemos desafiado aquí a nuestros maestros, a los buenos y a los malos(más a los buenos que a los malos) practicando, en forma inversa, sus conse- jos, sólo por equivocarnos acerca de la forma más simple y sensata detransmitir este saber. Lector: no crea en estas líneas de razonamiento, dude delos mismos nombres de quienes se dice descubrieron tal o cual cosa, dude denuestros nombres incluso, quizás sólo sean pseudónimos…

Y a pesar de nuestros intentos de oscurecer, eludir y confundir, y los detantos otros, nadie ha podido evitar que la Tierra se haya sacado un velo hacetan sólo unas pocas décadas y, tras ese velo, muestre su infinita claridad.Déjennos contarles, entonces, a través de estos capítulos, divididos cada unode ellos en dos actos donde nos preguntamos por qué la Tierra, bajo nuestrospies, merece particular atención y por qué los planetas cercanos e incipiente-mente conocidos se parecen tanto y tan poco a nuestro mundo.

Prefacio


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I n t r o d u c c i ó n

La Tierra es el planeta más bonito del sistema solar. Sin embargo hay

quien quizás disfrute la áspera superficie marciana o las tormentas de Venus,pero ése es más bien un gusto poco común. Nosotros sabemos que la belleza terrestre radica en la gran complejidad de su historia. Una cordillera, comolas que en la Tierra se desarrollan, profundamente, disectada por valles gla-ciarios, se ha levantado porque dos placas, sean continentes o fondosoceánicos se encontraron en su camino. El resultado de este encuentro es una serie de arrugas en el margen de un continente que sacaron a la luz el fondode un océano, quizás, o una vasta planicie de ríos de llanura.

Un volcán haciendo erupción en una isla hawaiana libera, tal vez, el dió-xido de carbono que un amonite expiró hace ciento cincuenta millones deaños. Los volcanes se alimentan de materiales fundidos profundos que, en sus

fuentes poseen también gases, agua y materia orgánica de la vida antigua, queha llegado ahí porque los fondos de los océanos se caen dentro de nuestromundo. Marte ha tenido volcanes enormes de proporciones, incluso, a vecesmás grandes que los de la Tierra. Sin embargo estos yacen inmóviles, conge-lados, como una pirámide egipcia en medio del desierto. Los volcanesterrestres apenas apagados son borrados de un plumazo de la faz del planeta.Nada que no crece yace por largo tiempo en nuestro agitado mundo. Los ríos,glaciares, vientos remueven, cortan, liman cualquier relieve a su paso. Una cordillera, un volcán deben crecer en forma constante para existir.

¿Cuál es la fuente, la energía, el combustible asociado a esos crecimientos?

Los continentes producen sismos a su paso. La fricción producida por unfondo oceánico al desplazarse por debajo de un continente o aquélla deriva-da del alzamiento de una cordillera, produce sismos segundo a segundo. Esossismos se propagan en el interior terrestre. La genialidad humana ha usadolos tiempos de sus registros como herramienta para construir imágenes delinterior del planeta. Así sabemos que hay continentes levantados por verda-deros chorros verticales de material fundido, otros empujados desde losextremos y fondos oceánicos succionados a más de 2.000 kilómetros de pro-fundidad. Nada hace pensar que estos procesos existan hoy en otros mundosconocidos. La Tierra está viva desde un punto de vista dinámico. Se congela y descongela, se convierte en un desierto y se llena de árboles. Se multiplicansus costas, sus plataformas marinas crecen, sus océanos desaparecen. Y sinembargo los planetas conocidos, incluida la Tierra, han nacido conjuntamente:

¿Qué designios han marcado su camino, al parecer único?

Introducción


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La ubicación de la Tierra en el contexto planetario. Su relación con elSol y el medio interplanetario. Los distintos cuerpos que conforman el sis-tema solar y su relacion con la Tierra: planetas, asteroides y cometas.

Si bien cómo se formó la Tierra es un tema que aún no se comprende deltodo, mucho se ha avanzado en entender los procesos que habrían acaecido enlos primeros años del planeta. Las teorías sobre su formación son bastante recien-tes ya que, recién, hace poco más de 200 años, comenzaron a gestarse las primeras

ideas sobre la que, hoy en día, es la teoría aceptada de la formación del Sistema Solar. Estas primeras ideas datan de 1796, momento en que Pierre Simon (1749-1827), marqués de Laplace, publicó su obra Exposición Del Sistema Del Mundo.De aquella primera teoría, la ciencia moderna conserva la idea de que el Sistema Solar se formó como consecuencia de eventos naturales como resultado de una nube de gas y polvo denominada nebulosa solar .

Esta teoría ha ido evolucionando y cambiando hasta nuestros días y, actual-mente, se distinguen cuatro etapas para el origen y la formación del Sistema Solar:

1- la primer etapa comprende la condensación de partículas sólidas a par-tir de una nube de gas;

2- la segunda es la formación de planetesimales;3- luego habría seguido la formación de embriones planetarios y;4- por último, los procesos de acreción final.

En el marco de esta teoría, se explica la formación del sistema solar y, par-ticularmente, el origen de la Tierra. Además, este pensamiento, no sólodebería poder explicar porqué nuestra Tierra es tal como la vemos, sino, tam-bién, porqué Marte o Venus no poseen océanos o lunas importantes, o quéposibilidades de vida hay en otros cuerpos planetarios. Finalmente, con eldesarrollo de este capítulo, veremos cómo esta “roca” en la que habitamos seconvirtió en un oasis espacial, capaz de ser habitado por una forma de vida.

El Problema En el esfuerzo humano de entenderse a sí mismo, al Universo y al modo en

que ambas entidades se relacionan entre sí, uno de los interrogantes que surge es

Formacióndel Sistema Solar

Apertura

Primer Acto

Capítulo

1


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C a p í t u l o 1

cómo se originó el planeta Tierra.Por absurdo que parezca, también podemos preguntarnos si la Tierra es o no

un planeta. Recientemente, se ha modificado la definición de ‘planeta’. Ya no sólose considera planeta a un “cuerpo errante”, sino que debe cumplir tres condicio-nes básicas:

1- encontrarse en órbita alrededor del Sol,2- tener una masa suficientemente importante como para que la presióninterna supere las fuerzas de cuerpo rígido y asuma el equilibrio hidrostá-tico. Es decir, adquiera una forma cuasi-esférica,

3- haber “barrido” el vecindario planetario a lo largo de su órbita, a través delas fuerzas gravitatorias.

Todo cuerpo que cumpla las dos primeras condiciones, pero no la última, esdenominado “Planeta Enano”. Hoy en día, el sistema solar consta de una estre-lla, ocho planetas, cinco planetas enanos y una infinidad de cuerpos menores(Figura 1.1).

La Tierra es uno más de todos estos objetos que conforman el sistema solar. Lo maravilloso es que todos ellos tienen un origen en común, es decir,todo el sistema solar se formó a partir de un ‘único’ evento, de manera muy rápida. Todo lo que vemos, hoy en día, con nuestros ojos, satélites y telesco-pios -incluso la Tierra - posee un origen común y, sólo, algunas pequeñasdiferencias han dado lugar a la gran heterogeneidad de cuerpos actuales.

Figura 1.1. El nuevo Sistema Solar con ocho planetas y tres de los 5 planetas enanos conocidos en la actu

(Ceres, Plutón, Eris, Humea y Makemake).


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C a p í t u l o 1

inicio de la llamada Revolución Copernicana . A partir de esta revolución teó-rica, la Tierra dejó de concebirse como el centro del sistema solar. Detrásde toda idea revolucionaria están los científicos que se remangan la cami-sa y se dedican a la laboriosa tarea de obtener datos, ya sea para sosteneresa idea o defenestrarla.

Tycho Brahe hizo ese trabajo. Siendo el último gran astrónomo quemiró el cielo sin utilizar el telescopio, realizó infinidad de observaciones

y catálogos estelares. Su aprendiz, Johannes Kepler , tomó las observacio-nes de su maestro y, a partir de ellas, sostuvo las afirmaciones que, mástarde, se conocieron como las leyes de Kepler . Tres postulados fueron la base para describir el movimiento planetario, entre ellos, el que proponeque las órbitas no son circulares, sino elípticas. Además, aventuró una teoría en la que sostiene que los cuerpos celestes son movidos por fuer-zas magnéticas.

Contemporáneo de Kepler, Galileo Galilei, a diferencia del primero,un físico experimental -como lo llamaríamos actualmente-, fabricó supequeño telescopio y realizó las primeras observaciones entre 1609 y 1610. Por supuesto, descubrió muchas cosas: manchas solares, cráteres

en la Luna, otros satélites que orbitaban en torno a Júpiter. Desde enton-ces, todo comenzó a cambiar. Así como Anaxágoras se inspiró en la caída de un meteorito, en 1692,

la visión de un cometa -que más tarde se llamaría Halley - llevó al inglés William Whiston a pensar que la Tierra y los otros cuerpos celestes habí-an surgido a partir del material desprendido de la cola de un cometa.Siguiendo la hipótesis cometaria , Georges Louis Leclerc, conde deBuffon, propuso en 1745 que el Sistema Solar se había formado a partirde material desprendido de una colisión de un cometa contra el Sol.Gracias al avance técnico, actualmente, se han podido observar numero-sos choques de cometas contra el Sol. Estos choques provocan grandesexplosiones, pero ningún nuevo sistema solar se ha formado a partir deellas. Como vemos, la ciencia y la técnica van de la mano, siendo muchasveces necesario esperar algún avance técnico para comprobar o refutaralgunas de las inspiradas ideas científicas.

Poco tiempo después, en 1755, el filósofo Immanuel Kant comenza-ba a dar forma a la teoría que, actualmente, se conoce como “Teoría de la nebulosa solar” . En las oscuras noches del ‘Siglo de las Luces’, explicó,con acierto, la naturaleza de la Vía Láctea diciendo que se trataba de la imagen de un disco estelar visto de perfil. Su modelo, en consecuencia,estaba firmemente basado en una analogía con las galaxias. Comenzaba con una distribución caótica de partículas en movimiento que evolucio-naron hasta convertirse en discos planos en rotación.

Posteriormente, fascinado por la regularidad del sistema, Pierre-Simon, marqués de Laplace, dedujo que el Sistema Solar había surgido‘hacía mucho tiempo’, a partir de una nube de gas y polvo en rotación,y acuñó la expresión nebulosa solar .Laplace resumió en un cuerpo de doctrina los trabajos separados de Newton,Halley, Clairaut, d’Alembert y Euler acerca de la gravitación universal, y con-

Tycho (1546-1

Galileo G

(1564-1

Immanuel(1724-1


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cibió, acerca de la formación del sistema planetario, la teoría que lleva sunombre.

Una vez más, estos dos personajes se basaron en la observación del medionatural para crear una teoría que explicase la formación del sistema solar.Un gran cambio en el paradigma vigente hasta el momento fue pensar queel Sol, los planetas y otros cuerpos celestes compartían un origen común,

habiéndose formado en un mismo proceso.

Hoy en día, la teoría que explica la formación del sistema solar se suele denomi-nar Teoría de la Nebulosa Solar , en referencia al término propuesto por Laplace. Esta teoría explica el origen de todo nuestro sistema: el Sol, la Tierra, los planetas y losdemás cuerpos. Pero, además, explicaría la formación de cualquier otro sistema pla-netario alrededor de alguna otra estrella distante.

Para poder elaborar una teoría sobre el origen del sistema solar, como ya men-cionamos, debemos primero saber cuáles son los elementos o las observaciones quehay que explicar. En otras palabras, cuáles son las piezas de ese gran rompecabezasteórico. Así como cuando se arma uno de estos juegos las piezas son separadas entresí para distinguirlas unas de otras, comenzaremos por nombrar algunas de las evi-dencias que se deben explicar y, posteriormente, veremos cómo encajan entre sí.

Además de planetas y planetas enanos, el sistema solar se compone de cuerposmenores con órbitas erráticas - o, por lo menos, no tan fijas, - llamados asteroides.Estos cuerpos se encuentran, en su mayoría, en órbitas ubicadas entre Marte y Júpiter a 300 millones de kilómetros de la Tierra en promedio. Otros cuerpos másllamativos, desde un punto de vista ‘estético’, son los cometas (Figura 1.3).

2.- Volviendo al futuro

2 En la época de Laplace y bastante más tarde inclusive, existía el problema del tiempo. Es decir, cuán vieja era la Tierra. Al utilizar estos términos Laplace se alejaba de la idea bíblica de que la Tierra se había formado hacía 5.000 años.

Figura 1.3. Estructura interna

de un cometa.

Al ser cuerpos, principal-mente, de hielo, cuandose acercan al interior delsistema solar el aumentode temperatura provoca que el hielo se funda y fragmente en pequeñostrozos. La luz que serefleja en el vapor deagua y los fragmentos dehielo genera la hermosa cola que se observa en losmismos.

Pierre-Simon,marqués de Laplace(1749-1827)


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A estos objetos se los suele llamar ‘bolas de nieve sucias’ , porque se compo-nen, principalmente, de hielo, con un agregado de fragmentos de roca y polvo. Estos objetos provienen de dos regiones mucho más lejanas llamadasCinturón de Edgeworth-Kuiper y Nube de Oort (Figura 1.4) que represen-tan los confines del sistema solar, a unos 7.500 millones de kilómetros desdeel Sol. Por supuesto, el sistema solar posee una estrella, alrededor de la cual

orbitan todos estos cuerpos, que es el Sol. Tampoco deben olvidarse los saté-lites naturales de los planetas. También debemos incluir cuerpos máspequeños como las estrellas fugaces , que, en realidad, no tienen nada que vercon una estrella, son simplemente partículas o meteoros que atraviesan la atmósfera y la fricción hace que se vean incandescentes. Entonces, a la lista de objetos, se deben agregar los meteoros - si se desvanecen en la atmósfera - o - en el caso de que impacten en la superficie terrestre - meteoritos.

Como se observa en la figura, el cinturón de Kuiper

senta una geometría de disco plano mientras que la de Oort está conformada por cuerpos helados, con tas en múltiples direcciones, adquiriendo una estrucuasi-esférica que rodea a todo el sistema solar.

Figura 1.4. Dibujo esquemático que muestra

El cinturón de Kuiper y la nube de Oort.


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Otra pista para “armar el rompecabezas” proviene de la órbita y el movi-miento de los planetas. Si pudiéramos ubicarnos lejos del Sistema Solar en unpunto tal que, mirando el movimiento de la Tierra, viésemos que ésta semueve a lo largo de una línea, hacia un lado y hacia el otro del Sol, pasandoalternadamente por delante y por detrás del mismo, estaríamos ubicados en

el mismo plano que la órbita terrestre. Este plano se denomina eclíptica (Figura 1.5). Además se vería que casi todos los cuerpos, excepto aquéllos dela Nube de Oort, orbitan en un plano muy similar a la eclíptica que, a su vez,es muy cercano al ecuador del Sol. Este hecho no podría ser casual ya que silos planetas fueran capturados, por ejemplo, tendrían cualquier otra órbita que no coincidiría con el ecuador solar.

Por otro lado, si se mira el sistema solar perpendicularmente al plano dela eclíptica y desde el polo norte geográfico terrestre, los planetas orbitan ensentido antihorario. Sin embargo, el sentido y el eje de rotación varían encada cuerpo. Por ejemplo, Mercurio, la Tierra y Marte rotan en sentido anti-

horario, mientras que Venus lo hace en sentido horario (siempre mirando alsistema desde el norte geográfico terrestre). Entre los planetas externos,Urano es la anomalía ya que rota con un eje de aproximadamente 100º conrespecto a la línea perpendicular al plano de su órbita. Se podría decir que,prácticamente, se mueve como si estuviera “rodando” sobre el plano de suórbita. Si todos los cuerpos se formaron a partir de un mismo evento, enton-ces, cabe preguntarse qué procesos hicieron que cada cuerpo adquiriera una rotación particular (Figura 1.6).

Figura 1.5. Todos los planetas orbitan muy cerca de un plano denominado eclíptica

que corresponde con el ecuador solar.

4.- Perinolas planetarias


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Una clave para explicar la rotación particular de cada cuerpo se puedeencontrar en los impactos meteoríticos (Figura 1.7). Si observamos la super-

ficie de los cuerpos sólidos en el Sistema Solar,vemos que, los cráteres de impacto, son un ele-mento común en todos ellos. Estas estructurascirculares con forma de bol son un proceso geo-lógico que se origina cuando un objeto choca contra la superficie de un planeta o luna. Alobservar la superficie de la Luna, notamos una gran cantidad de estas estructuras circularesoscuras; sin embargo, en la Tierra, sólo se cono-cen 150 estructuras de impacto. Si pensamosque la cantidad de impactos meteoríticos era

mucho mayor en los inicios del sistema solar,cuando existían más cuerpos pequeños circu-lando, y que ya no es un proceso tan frecuente,podemos decir que aquellas superficies con máscráteres son más antiguas que las superficiescon menos impactos.

Figura 1.6. Todos los planetas presentan un eje de rotación particular heredado de los últimos eventos ocurridos

en la formación del Sistema Solar. Todos excepto Venus, giran en sentido antihorario.

Figura 1.7. Impacto meteorítico en la Tierra denominado

‘Barringer Crater’ ubicado en Arizona presenta un diáme-

tro de 1,3 kilómetros.


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¿Será posible que la inclinación de los ejes de rotación de los planetasesté relacionada con grandes colisiones?

Como veremos más adelante, la respuesta es afirmativa.

Los meteoritos brindan muchísima información acerca de los orígenes delSistema Solar. Gracias a ellos, por ejemplo, podemos saber que los materialesmás antiguos del Sistema Solar tienen una edad de, aproximadamente, 4.567

millones de años, que se considera es la edad del sistema solar. Como men-cionamos antes, existen tres tipos principales de meteoritos: metálicos,rocosos y una mezcla de ambos. Esta clasificación sería una evidencia del pro-ceso de diferenciación planetaria (Figura 1.8). Esto significa que, a medida que los planetas se estaban formando, acumulaban calor. Este calor acumu-lado, como consecuencia del cambio de energía cinética en térmica, durantelos impactos metetoríticos, y la acumulación de elementos radioactivos, per-mitió que los cuerpos de mayor tamaño alcanzaran una temperatura suficiente como para que los materiales se comportaran en forma plástica y fuera posible que se separaran en capas según su densidad, migrando losmateriales más densos hacia el centro de rotación del planeta, mientras que

los menos densos permanecieron en la superficie.

Hacia el final del primer acto mencionamos algunos de los elementos que una teoría del origen del sistema solar debe explicar. Entre ellas, cuestiones de compo-sición, parámetros orbitales y diferencias en tamaño. También comentamos que la teoría aceptada es la denominada Teoría de la nebulosa solar .

Esta teoría explica la formación del Sistema Solar a partir de una nube de gas

Segundo Acto

5.- El principio del fin

Figura 1.8. El proceso de difer

ción planetaria implica qu

materiales más densos migran

el centro de rotación del cu

mientras que los materiales m

densos son separados hac

superficie.


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y polvo que, debido a su gran tamaño, habría colapsado y habría dadolugar al nacimiento del Sol y de todos los planetas. Si bien esta teoría data del siglo XVIII, con el paso del tiempo y nuevas evidencias, se ha ido refinando hasta llegar a la versión que se acepta actualmente.

Este proceso, según la concepción actual, se divide en cuatro etapas.

La primera abarca desde el colapso de una nube de gas y la conden-sación de las primeras partículas sólidas hasta la formación de un discode gas y polvo alrededor de una estrella incipiente. En este proceso decolapso, hay que imaginarse no sólo que el material se concentra en elcentro de la nube, sino que se acomoda en un plano perpendicular aleje de rotación de la nube. Este hecho explicaría el porqué la mayoría de los cuerpos, particularmente los planetas, tienen órbitas cercanas alplano de ecuador solar, donde existía la mayor cantidad de materialsólido. Además, en esta primera etapa, habría sido muy importante la temperatura de la Nebulosa ya que los diferentes materiales se habríancondensado en un orden particular a medida que se iban enfriando

(Figura 1.9).

La segunda etapa representa el período de crecimiento, desde obje-tos como pequeñas rocas hasta planetesimales del orden del kilómetrode diámetro. Este proceso aún se desconoce. No está claro qué fuerzasactúan para que, partículas del orden de los centímetros, que poseenuna masa y velocidad ya importantes, queden adheridas en los impac-

tos y no se destruyan mutuamente. Una posibilidad es que, en ciertas partesdel disco protoplanetario, la densidad de material fuera suficientemente alta para que “colapsaran” gravitacionalmente (Figura 1.10).

Figura 1.9. La nube de gas y polvo, a

medida que rotaba, iba adquiriendo

una geometría de disco donde las

partículas sólidas se acumulaban.

Figura 1.10 El colapso gravitacional implica una densidad de masa tan grande que el

material se comprime por su propia gravedad.


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La tercera etapa consiste en el proceso de colisión de los planetesimales, querepresentan cuerpos desde 1 kilómetro a 1.000 kilómetros de diámetro. Esta etapa es más conocida. Una vez que los cuerpos alcanzan un tamaño significa-tivo de, aproximadamente, varios kilómetros de radio, comienza a tenerimportancia un proceso llamado fricción dinámica . Esto significa que los cuer-pos de mayor radio y densidad son frenados por el gas y polvo circundante,

haciendo que los cuerpos de mayor tamaño adquieran órbitas coplanares y cir-culares. Lo que pudo haber resultado que más cuerpos de mayor tamaño esténen una misma órbita. Sumado a este proceso, existe otra denominada concen-tración gravitacional. Este proceso implica, por un lado, que los cuerpos demayor tamaño poseen una mayor área y gravedad, capaz de atraer mayor can-tidad de cuerpos. Además, los cuerpos de menor velocidad son más propensosa ser atraídos entre sí. A estos dos procesos sumados se los denomina creci-miento descontrolado, ya que durante esta etapa los cuerpos que adquieren untamaño mayor que el resto, comienzan a acelerar su crecimiento y así, los pla-netesimales de mayor tamaño habrían crecido más rápido y a expensas deincorporar el material que los rodeaba (Figura 1.11).

Finalmente, la última etapa está caracterizada por grandes colisionescon la consecuente formación de cuerpos de entre 0,01 y 0,1 de la masa terrestre, llamados embriones planetarios. Durante esta última etapa deformación del sistema solar, el disco protoplanetario es despejado, ya sea porque los cuerpos pasan a formar parte de un planeta, o bien son expul-sados a órbitas erráticas y hacia el exterior del sistema. Este período quehabría abarcado unas decenas de millones de años habría sido de vitalimportancia en la construcción final de cada planeta. Las grandes colisio-

Fricción dinámica

+ Atracción gravitacional

= Crecimiento descontrolado

Figura 1.11. Una vez que los cuerpos sólidos adquirieron un tamaño importante comen-

zaron a actuar dos procesos simultáneos llamados Fricción dinámica y concentración

gravitacional que, sumados, favorecen que los cuerpos mayores crezcan más rápido y no

permitan que los menores sigan creciendo.


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nes finales provocaron que, cada planeta, adquiriera un eje de rotación par-ticular como se mencionó anteriormente. Mencionamos al principio que,uno de los elementos que se deben considerar para que un cuerpo sea lla-mado planeta, es que haya “barrido” su vecindario planetario. Esto significa que, en esta etapa final, los cuerpos, en determinadas órbitas, adquirieronun tamaño suficientemente grande impidiendo que se formara otro plane-ta en las inmediaciones. Esto puede haber ocurrido porque, o bien el

planeta incorporó el material a su alrededor o porque perturbó a los cuer-pos menores, de forma tal que pudieron ser enviados hacia otras órbitas.

La Tierra habría surgido en este escenario. A partir de una nube de gas y polvoque colapsó en un disco protoplanetario, habría comenzado a formarse en una zona que promediaba los 150.000.000 de kilómetros (1 unidad astronómica) ini-cialmente a partir de la condensación y formación de condritos que seacrecionaron entre sí. La mayor parte de su masa (65%) habría sido acrecionada en los primeros 10 millones de años luego del proceso de crecimiento descontro-lado, con materiales que se incorporaron desde más de 2 unidades astronómicasde distancia. Durante el período final de acreción, cuando la proto-Tierra poseía

alrededor del 90% de la masa actual, sufrió la colisión de un cuerpo llamado“Theia” que luego dio lugar a la Luna.Como se desprende de los párrafos anteriores la formación del sistema solar

es un continuo de eventos entrelazados. Por lo tanto, es difícil establecer una fecha puntual. Anteriormente se mencionó que la edad era de 4.567 millones de años.Sin embargo, es, simplemente, la edad más vieja de uno de los primeros materia-les sólidos en condensar, hallado hasta la actualidad en un meteorito. Por otra parte y, en comparación con este lapso mencionado, se calcula que todo el siste-ma solar, en particular la Tierra, habría adquirido la estructura actual en tan sólo,aproximadamente, 40 millones de años (Figura 1.12)

0 20 40 60 80

Estimación reciente de la edad de la Tierra

Edad posible de la Luna

Formación tardía de Marte

Algunos eucritos del Asteroide 4 Vesta

Alguna formación de los condrules - Nacimiento de los Condrites

Formación del núcleo de Marte

Primeros objetos antiguos - inclusiones refractarias de calcio aluminio

Tiempo posterior al inicio del Sistema Solar (en millones de años)

Formación del núcleo de planetesimales

Estimación más aproximada de la edad de la Luna

Pérdida de plomo del manto superior

Océano de Magma Lunar

Figura 1.12. Evolución de los primeros 80 millones de años del sistema solar


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L a d i n á m i c a d e l i n t e r i o r t e r r e s t r e

La Dinámica del InteriorTerrestre

La composición de la Tierra y los estados de la materia que la componen,a partir de observaciones directas y métodos geofísicos. La forma en la quese propagan las ondas sísmicas. El campo magnético terrestre, su origen y su relación con la dinámica interna terrestre, la vida, la atmósfera. Técnicasmodernas que muestran el destino de los fondos oceánicos en el interior terrestre; zonas calientes y frías y el desplazamiento de los materiales.

Hasta hace unos 30 años sabíamos menos acerca de lo que yace bajo nues-tros pies que acerca de las estrellas y su orden. Empezamos lentamente a entender el ritmo cardíaco de nuestro planeta a través de su minuciosa aus-cultación. Día a día conocemos su temperamento, sus cambios decomportamiento a través del tiempo, su regularidad y su niñez. Inclusive nosatrevemos a aventurar cómo evolucionará en su madurez y su vejez. Los másaudaces creen saber también de qué causa morirá y el año de su deceso.Nuestro planeta está siendo vertiginosamente entendido como nunca anteslo había sido. Nuestras generaciones son testigos privilegiados de esta revela-ción.

¿Qué ha conllevado a este avance en el conocimiento de la dinámica terrestre de los últimos años?

Algo de lo que se necesitaría otro libro: de los grandes avances tecnoló-gicos perpetrados en los últimos 50 años. La tecnología ha permitidoobservar el interior terrestre casi como si lo hubiéramos hecho con nuestrospropios ojos. La forma en la cual se estira un resorte, oscila un péndulo ogira una aguja imantada, ha permitido inferir y hasta observar el ritmointerno de nuestro mundo.

El Problema Un volcán arroja al aire una nube de gas que asciende hacia la atmósfera.

Una hora después un flujo de lava desciende desde su cráter hacia la superfi-cie del mar. El estado de la materia que caracteriza el interior terrestre ha sidomotivo de constante discusión a lo largo de los siglos. El material que eyecta

Apertura

Primer Acto

Cap

2


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un volcán, sabemos hoy, no es representativo del estado promedio de la mate-ria que encierra nuestro mundo (Figura 2.1).

¿Cómo podríamos explorar las propiedades y composiciones de losmateriales bajo la superficie terrestre?

Si quisiéramos entender el estado de la materia que se encuentra en lasprofundidades, la primera aproximación que ensayaríamos, es la de un sim-ple pozo. El pozo más profundo en la Tierra ha llegado aproximadamente a los 13 kilómetros y, si bien la temperatura y las presiones han aumentadohacia abajo, la materia se ha mantenido en estado sólido, lejos del estado dela materia que eyecta un volcán. La tecnología actual no ha permitido per-forar más profundamente, debido a las grandes presiones que aplastan y cierran la abertura generada. Los pozos que se ensayan en la superficie terres-tre, cientos de miles, sean para buscar agua, gas o petróleo, han mostrado,en el ciento por ciento de los casos, que la tierra por debajo de nuestros pies,se encuentra en estado sólido. De todas maneras 13 kilómetros de aproxi-mación frente a 6.371 km de radio terrestre no constituyen una muestra sustancial y representativa. Los pozos entonces no parecen ser la solución a nuestro problema.

De la Tierra y los planetas rocosos

Figura 2.1. Volcanes en erupción. Si bien de los volcanes la Tierra emana lava (roca fundi-

da) no significa que el interior esté en estado líquido.

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Un japonés hace 2.000 años dejó caer una taza de té al ver explotar unvolcán desde la ventana de su dormitorio. Tanto el volcán al explotar, comola taza de té al estrellarse contra el piso, provocaron una perturbación en elinterior terrestre que viajaría una distancia proporcional a su magnitud. La vibración producida por la taza de té quizás haya sido escuchada por una

japonesa en la habitación vecina pero no por una mariposa en la puerta dela casa que se situaba cruzando la calle, ya que la perturbación es muy

pequeña. En cambio, la gran vibración producida por la explosión volcáni-ca, seguramente, viajaría miles de kilómetros en el interior terrestre debidoa su mayor magnitud. Esta magnitud se iría atenuando de todas formas conla distancia a su origen. Así como el oído de la japonesa captó la vibraciónde la caída de la taza, otros dispositivos, extremadamente sensibles, fruto dela genialidad del hombre, podrían captar las vibraciones volcánicas y rescatar-las de los confines terrestres.

En China, un curioso dispositivo, logró percibir la explosión de aquel vol-cán mencionado en la sección anterior. Un aparato central sostenía unasbolitas de metal por sobre una cierta altura del piso (Figura 2.2). A sus pies,equiespaciados y rodeando la estructura central, una serie de sapos finamen-te esculpidos con sus bocas abiertas miraban hacia lo alto, expectantes en elsilencio de una sala inmóvil.

El tremor producido por la explosión del volcán japonés, derribó una delas bolitas que se introdujo en la boca de uno de los sapos.Un chino viejo se acercó al dispositivo, levantó la bolita caída y miró hacia el este, siguiendo la mirada del sapo con

la certeza de que en esa dirección algo había producido untremor. Desde aquel viejo prototipo y, siempre motivadopor aquella antigua preocupación de determinar la direc-ción desde la cual un tremor se había producido, el hombreha ideado nuevas formas de medir el sitio de origen y la magnitud de los tremores, basándose en el movimientosutil de un resorte u otros dispositivos similares.

Actualmente, los terremotos son medidos por sismógrafosque registran los tiempos de arribo de las diferentes pertur-baciones o tremores. Necesitamos al menos 3 de ellos para determinar, a partir del trazado de círculos con radios pro-porcionales a los tiempos de arribo, la ubicaciónaproximada, en superficie, de la localización en profundi-dad de un tremor (Figura 2.3).

1.- Hacia el mar de hierro interior(o los sapos engullen esferas).

Figura 2.2. Antiguo sismómetro de

años de edad ideado en China.

Los cocodrilos sostenían, en forma inestable, una bolita quedejaban caer hacia la boca de los sapos, ubicados alrededor de la estructura central en función de la dirección en la cual el terre-no vibraba, indicando así la ubicación de la fuente del tremor.


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Un domador, 2.000 años más tarde, descendiente del chino propietario del com-plejo sistema descrito anteriormente, toma un látigo de un extremo y lo agita dearriba hacia abajo. Así se produce una onda que avanza hacia el extremo del látigo.Un impulso se ha transmitido a través de un medio, en este caso un látigo o una soga,sin necesidad de que el material se haya desplazado, cuando comparamos el momen-to anterior al movimiento y el posterior. De hecho no lo ha hecho, cada punto de la cuerda se encuentra en el mismo sitio respecto de los demás en comparación con el

momento anterior al que el domador se dispusiera a domar a su león. La forma enla cual este impulso se ha transmitido ha sido peculiar: los puntos de la cuerda se handesplazado hacia arriba y hacia abajo en forma perpendicular a la dirección en la cualel impulso transitó. Esta particular forma en la cual un medio se deforma instantá-neamente para recobrar su forma previa y así transmitir un impulso o energía sedenomina onda transversal (Figura 2.3).

Al producirse un temblor, sea éste de origen volcánico o no (inclusive la vibra-ción producto de la caída de la taza de té) parte de la energía producida, se transmitecomo aquella que transitó por el látigo desde un extremo a otro. Otra parte de la energía producida se transmite tal como en un resorte, produciendo desplazamien-tos en el material hacia delante y hacia atrás, siempre en forma paralela a la dirección,

en la cual, se transmite el impulso. Este tipo de perturbaciones se denominan ondaslongitudinales (Figura 2.3).Necesitamos al menos 3 sismómetros, ubicados en diferentes puntos de la super-

ficie terrestre, para determinar a partir del trazado de círculos con radiosproporcionales a los tiempos de arribo, la ubicación aproximada en superficie de la localización en profundidad de un tremor (Figura 2.4).

Las ondas longitudinales viajan más rápido que las transversales. La velocidad delas ondas longitudinales depende, directamente, de la rigidez de los medios en loscuales se transmiten y de cuán compresibles son estos, mientras que la velocidad delas ondas transversales depende de la rigidez. Al carecer un medio de alta rigidez, la velocidad de cualquier perturbación que se transmita en el mismo, sea esta longitu-

dinal o transversal, tiende a disminuir. Un medio con nula rigidez, como es unlíquido, provoca una drástica caída en la velocidad de las ondas longitudinales y una total anulación de las ondas trans-versales. Además la velocidad, tantode las ondas transversales como lon-gitudinales, disminuye cuanto másdensos sean los medios en los cualesse transmiten: un resorte formadopor un material pesado se deforma más lentamente que uno liviano.


Figura 2.3. Formas en las cuales se

transmite la energía en el interiorde la Tierra, originada a partir de

un tremor. Ambas perturbaciones

dependen de la rigidez de los

medios e, inversamente, de la

densidad del medio en el que se

propagan

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Al estudiar la forma en la cual varían las velocidades de las ondas transver-sales y longitudinales en el interior terrestre, surge que existe una tendencia general a que éstas aumenten con la profundidad (Figura 2.5), no sin experi-mentar crisis bruscas, de las cuales suelen recuperarse a más profundidad. Lasrocas en profundidad son más densas debido a que se encuentran comprimi-das y aplastadas por el peso de la columna de rocas suprayacentes, lo cual lesprovoca una disminución de volumen, por lo cual la velocidad de las ondasque se propagan en las mismas debiera disminuir. Sin embargo el empaqueta-miento (apelmazamiento) debido al peso de estas rocas, confiere en las rocasprofundas otras propiedades mecánicas que las convierten en más rígidas eincompresibles. Estas características provocan que en última instancia la velo-cidad de las ondas transversales y longitudinales aumente con la profundidad.

De todas las crisis que experimenta este aumento implacable de las veloci-dades de las ondas sísmicas con la profundidad, existe una, a partir de la cual,

las ondas transversales pierden expresión, extinguiéndose. A los 2.900 kilóme-tros de profundidad el terreno, bajo nuestros pies, ya no puede vibrartransversalmente tal como la hacía el látigo de un domador y, la única razónque pueda ser ello es que ese material, por debajo de los 2.900 kilómetros, seencuentra en estado líquido, ya que estas ondas no se propagan por medioslíquidos.

Figura 2.4. a) Registro de tres sismómetros de la llegada de dos perturbaciones (tremores).

Nótese que el tiempo que separa la llegada de las mismas es variable, indicando que la estaciómedición, en la cual el tiempo es mínimo, es la más cercana al origen del tremor. La primeraturbación corresponde a la llegada de las ondas longitudinales (ondas P) (más rápidas), mienque la segunda, a las transversales (ondas S). b) Trazado de tres arcos de circunferencia con tro en las tres estaciones de medición ejemplificadas en a); los radios de los círculos correspoa los tiempos de llegada de las ondas longitudinales (primera perturbación) y su intersección ca el área bajo la cual se generó el tremor en cuestión.


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La composición de ese líquido dista de la de cualquier líquido natural conocidoen la faz de la Tierra. La permanencia de ondas longitudinales, por debajo de los 2.900kilómetros, permite inferir la densidad de este medio líquido. Ciertamente no secorresponde con la del agua e, incluso, es más densa que la de la lava de un volcán. La gran esfera líquida que yace bajo nuestros pies a partir de una profundidad de unos2.900 kilómetros posee una densidad cercana a la de aleaciones metálicas de hierro y

níquel. Desde nuestros océanos superficiales y en dirección hacia el centro de la Tierra la siguiente porción en estado líquido corresponde a este medio metálico al que se ha denominado núcleo terrestre.

El viento solar, partículas cargadas energéticamente emitidas desde nuestra estrella más cercana, habría eliminado, por completo, nuestra atmósfera y, por lo tanto, la vida a no ser por el efecto reflector de un escudo planetario, un campo magnético que ha oficiado de esfera invisible y ha guardado nuestros ecosistemas celosamente. Ese

campo magnético se ha generado por efecto de la circulación de corrientes eléctricasque lo han inducido, en forma similar a como funciona un electro imán (Figura 2.6).

El único sector de la Tierra que cuenta con cantidades apreciables de materialesconductores que podrían inducir el campo magnético, es el núcleo terrestre. Otrosplanetas, como Marte, poseen núcleos metálicos, sin embargo no poseen campos


2.- El caparazón invisible

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Nótese que tanto las ondas longitudinales (P) como transversales (S) experi-mentan un aumento en velocidad hasta una profundidad aproximada de 2.900kilómetros. Allí las ondas transversales se extinguen, mientras que las longitu-dinales luego de una crisis en velocidad se recuperan, lentamente. El aumento

de velocidad hasta los 2.900 kilómetros se interpreta fruto del aumento de rigi-dez de los medios que atraviesan, producto de la compactación de las rocasprofundas por el peso de columna de roca suprayacente. La crisis experimenta-da a 2.900 kilómetros se interpreta como la presencia de un medio líquido conuna densidad correspondiente a una aleación metálica de hierro y níquel.

Figura 2.5. Evolución de las

distintas perturbaciones en

el interior de la Tierra y

determinación de la estruc-

tura en profundidad.


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magnéticos. La razón de la existencia de nuestro escudo magnético reside en que nues-tro núcleo posee gran parte de su volumen en estado líquido, siendo posible sucirculación. De esta manera se generan allí corrientes eléctricas que inducen el campomagnético. Es cuestión de tiempo para que el enfriamiento paulatino de la Tierra con-duzca al congelamiento de su núcleo y será allí, cuando el ángel de la guarda de lo quequede de la vida para ese entonces, abandone para siempre a nuestros descendientes.

Una historia repetida, pero que es justicia contar, narra las vicisitudes de un tal Wadati que estudiaba la disposición de los terremotos en profundidad. Este cientí-fico halló, alrededor del año 1920, a partir de la comparación de registros medidosde tremores, en distintos sismógrafos, que sus fuentes se alineaban describiendo pla-nos inclinados de cientos de kilómetros de largo que se hundían en el interiorterrestre. Un tal Benioff, que realizaba investigaciones paralelas, publicó los resulta-

dos en forma previa en 1952 y el tal Wadati desalentado y rendido abandonó la sismología y se convirtió en payaso de circo. No sabemos a ciencia cierta la cali-dad de payaso que Wadati encarnó, pero probablemente haya sido impecabledada la rigurosidad de sus investigaciones científicas. Este descubrimiento ha sidouno de los que ha tenido más profunda significancia para el entendimiento de la diná-mica terrestre (el de que ciertos sismos se alinean describiendo planos). (Figura 2.7).

3.- Los océanos perdidos

Segundo Acto

Figura 2.6. El campo magnético terrestre producto de la circulación de materialeductores por debajo de la profundidad de 2.900 kilómetros y su rol en la protecc

la atmósfera y la biosfera por parte del viento solar.


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Esos terremotos, cuyas posiciones describen planos inclinados, se desarro-llan a partir de los bordes de algunos continentes y son interpretados comoproducto de la fricción ocurrida ante el deslizamiento del fondo oceánico adya-cente y las rocas que lo circundan por arriba y por debajo en profundidad(Figura 2.8).

Ciertos fondos oceánicos, entonces, parecen “caerse” por debajo de algunos

bordes continentales, hasta profundidades de 700 kilómetros. Reflexionemos,profundamente, acerca de ello, antes de percibir información extra.Estamos en la antesala de la revelación, más increíble, acerca de la dinámi-

ca de nuestro planeta. Pero, por un momento, dudemos de este disparate.

¿Qué locura es ésta de asumir, tan libremente, que algunos bordes con-tinentales succionan fondos oceánicos y los desplazan cientos de kilómetrosen profundidad?

Veamos otra técnica alternativa para analizar este problema desde otra pers-pectiva. Habíamos visto en la figura 2.5 que las ondas sísmicas experimentaban,en sus primeros 2.900 kilómetros de viaje hacia el interior terrestre, un aumen-to progresivo en sus velocidades, sólo, localmente, interrumpido. Estamos encondiciones ahora de decir que la estructura en capas para la Tierra, correspon-diente a la figura 2.4, es una burda aproximación. Cada uno de esos mediosdiferenciados, a partir de la variación de velocidades de ondas sísmicas, es alta-mente heterogéneo. Veamos cómo se comportan, lateralmente, estos medios deacuerdo a su velocidad. La figura 2.8 nos muestra que la velocidad de las ondas

De la Tierra y los planetas rocosos30

Figura 2.7. Zona de Wadati-Benioff. El alineamiento de tremores, siguiendo una geometría planar por debajo de

ciertos bordes continentales, indica el proceso de inserción de fondos oceánicos (subducción de un fondo oce-

ánico) hasta profundidades de, al menos, 500 a 700 kilómetros.


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sísmicas no es constante para una dada profundidad, de tal mane-ra que, aquella variación de velocidades ejemplificada en la figura 2.5 debe ser tomada, tan sólo, como un promedio general.

Miremos la figura 2.8 en detalle. Las zonas rojas indican mate-riales rocosos, en los cuales, las ondas sísmicas se desplazan,levemente, más lentas que el promedio, expresado en la figura 2.5y, las zonas azules, indican lo contrario: medios rocosos en que lasondas son más rápidas. Sabemos que la velocidad de las mismasdepende básicamente de la rigidez de las rocas y que ésta es función,entre otras cosas, de la temperatura, cuanto más frías, para una misma composición, más rígidas. Estas imágenes bidimensionales del interiorterrestre que reflejan variaciones en las velocidades de las ondas sísmicas y, porlo tanto, de la temperatura, se denominan tomografías sísmicas e, indican, cuer-pos de contrastante temperatura que se encuentran en contacto. La única forma,en la cual, dos zonas en contacto pueden mantener temperaturas distintas, essuponer que han interactuado “recientemente” de otra manera sus temperaturasy ya se habrían homogeneizado. De esta forma, las zonas azules (frías) que des-criben planos inclinados por debajo de los continentes que rodean el OcéanoPacífico (Figura 2.8), son interpretadas como fondos oceánicos que se han introdu-cido en el interior terrestre y que, dada la velocidad de este proceso, aún no hantomado la temperatura del medio en el cual se desplazan. Así las zonas frías

Figura 2.8. Tomografías sísmicas de las zonas de subducción asociadas a los bordes del océano Pacífico (

ficado de Bass y Paris, 2008).

Nótese, en azul, zonas encuales las ondas sísmicasrelativamente más rápidas, cando que material más

(más rígido) ocupa el lugamaterial más caliente (mrígido). Las zonas frías haninterpretadas como zonasubducción de fondo oceápor la correspondencia exiscon las zonas de Wadati-Ben


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halladas en los bordes continentales de las tomografías sísmicas, describen elmismo fenómeno que las zonas de Wadati-Benioff, lo que ha llevado, a la granmayoría de la comunidad científica, a aceptar, inicialmente, con cierto estupor,que ciertos fondos oceánicos se pierden en el interior terrestre.

Esta asunción desencadena otra serie de inferencias, como la de que una isla cualquiera ubicada en el centro de un océano tiene que acercarse hacia elborde continental, en el cual, un fondo oceánico se introduce; y una hipóte-

sis aún más audaz, en la que los continentes separados por un océano, al seréste “consumido”, pueden chocar. No es nuestra intención que, a esta altura de los acontecimientos, infieran qué pasaría ante tal escenario, sólo especulenacerca de ello hasta el próximo capítulo.

Cuando calentamos un recipiente lleno de agua, al cabo de un tiem-po, el líquido que se encuentra, directamente, por sobre el foco calórico,empieza a ascender. Si pudiéramos observar este fenómeno en un reci-

piente transparente vemos que, efectivamente, la zona central del líquidoasciende hasta llegar al tope y allí se desplaza, lateralmente, en forma radial hacia los bordes del recipiente en donde desciende hacia el fondo.El fenómeno es simple: El material ubicado por encima del fuego secalienta más que el ubicado en la periferia del recipiente y así pierde den-sidad por expansión molecular. Esa baja en densidad, provoca queascienda, tal como lo hace un líquido de menor densidad en contactocon otro de mayor densidad, por ejemplo el agua y el aceite. Al alcanzar

el líquido de menor densidad la superficie, es empujado hacia losbordes del recipiente por efecto de nuevo líquido caliente queasciende en el sector central. Al llegar a la periferia del recipiente

el líquido se enfría y por lo tanto recobra la densidad original quelo transporta, nuevamente hacia abajo.De esta manera se desarrollan las denominadas corrientes con-

vectivas, en las cuales, material caliente asciende hasta enfriarse y nuevamente caer, para, nuevamente, calentarse. Este dispositivoparece ser una buena aproximación de la forma en la cual el inte-rior de la Tierra, hasta una profundidad de 2.900 kilómetros secomporta. Habíamos visto en las tomografías sísmicas de la figura 2.8 que, sectores más fríos, entraban en contacto con sectores cir-cundantes más calientes. El hecho de estar más fríos, implicaría que están condenados a “hundirse” hacia las profundidades hasta quese calienten y su temperatura alcance, o supere, al medio que loscontiene. Así como se distinguen, en ciertas tomografías sísmicas,zonas anómalamente frías, también, pueden distinguirse zonasanómalamente calientes. Generalmente en zonas centrales a algu-


Figura 2.9. Tomografía sísmica en el Océano Atlántico Norte, en donde se distingue una zona en la cual las velo-

cidades de las ondas sísmicas son más bajas que el promedio para dichas profundidades y, por lo tanto, allí las

rocas debieran encontrarse, relativamente, más calientes.

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4.- Ríos y cataratas de roca bajo nuestros pies


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nos grandes océanos tal como el Atlántico (Figura 2.9), Pacífico e Índi-co, zonas más o menos verticales, a juzgar por las velocidades de lasondas sísmicas, se ubican por debajo del fondo marino y, eventualmen-te, en coincidencia con una gran isla volcánica o un conjunto de ellas.Estas zonas son interpretadas como producto de material anómalamentecaliente que, dada su baja densidad, se encontraría en ascenso hacia la

superficie. Ellas pueden ser homologadas a los sectores centrales de losrecipientes, anteriormente descriptos, mientras que las zonas frías a susperiferias. En gran medida, las zonas centrales de los grandes océanosson zonas en las cuales, el material rocoso profundo, asciende dada subaja densidad para transportarse, lateralmente, bajo los fondos marinoshasta alcanzar una zona de subducción, en la cual, retoman su viaje hacia las profundidades. Este esquema implica una fuente de calor profunda y un ciclo continuo de circulación del material profundo, describiendo“celdas” de convección en forma similar a los remolinos que describe unlíquido al calentarse desde su sección inferior. Esto merece ser explicadoa la luz del comportamiento de la cáscara más superficial de la Tierra.

¿Qué procesos superficiales se asocian al escape de un fondo oceá-nico en profundidad? ¿Qué sucede, superficialmente, en los sectores

en los cuales las rocas profundas emergen hacia la superficie?

En el próximo capítulo se analizarán esas cuestiones.


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La Tectónica de PlacasGeneración del fondo oceánico y una introducción a las rocas volcáni-cas. Los rifts intracontinentales y el nacimiento de los fondos oceánicos. Las

zonas de subducción y las fuerzas que provocan el desplazamiento de lasmasas continentales y los fondos oceánicos. Los arcos volcánicos. Las fajasplegadas y corridas. Las zonas de colisión. Las plumas y la dinámica delmanto. Movimientos verticales vs movimientos horizontales. La formaciónde supercontinentes y su fragmentación.

La configuración actual de los continentes es una imagen instantánea deun proceso continuo que comenzó, prácticamente, con la formación de la Tierra. Hay evidencias que desde hace 3.800 millones de años los continen-tes se desplazan y mueven uno con respecto a otro acercándose y separándoseentre sí. Hoy se entiende este proceso gracias a la teoría de la Tectónica dePlacas. Los planetas tienen varias opciones para liberar su calor interno. La Tierra eligió la tectónica de placas. El calor asciende desde el interior enforma de material caliente que es disipado en sitios llamados ‘dorsales’, luegose enfría y vuelve a hundirse en el interior en las llamadas ‘zonas de subduc-ción’. Así la mayor parte del calor interno de la Tierra es liberado a través deeste mecanismo cíclico.

El Problema Las observaciones que conllevarían al desarrollo de la Teoría de Tectónica

de Placas datan de al menos 500 años. A finales del siglo XVI, Sir FrancisBacon observó que la líneas de las costas del continente americano y africa-no tenían formas similares que se podían hacer encajar. Sin embargo, no fuesino hasta principios del siglo XX que Alfred Wegener, naturalista alemán,presentó una síntesis de esas similitudes y otros caracteres comunes entre

ambas márgenes, en una teoría del movimiento de los continentes. Ademásde la similitud entre las costas, Wegener mostró evidencias geológicas y pale-ontológicas, como la aparición de fósiles similares en ambos continentes. Sinembargo su teoría no fue bien recibida por la comunidad científica de enton-ces. Pocos apoyaban su idea, Alexander Du Toit de Sudáfrica y ArthurHolmes en Inglaterra fueron algunos y ambos aportaron evidencias paleon-

Apertura

Primer Acto

Capítulo

3

Alfred Wegener (1880-1930).

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L a t e c t ó n i c a d e p l a c a s

tológicas y geodinámicas complementarias. Holmes, por ejemplo propusoque la convección en el manto era la fuerza motora de las placas. El principalproblema que enfrentaba la teoría de Wegener era que en ella se suponía quelos continentes se desplazaban sobre el fondo oceánico. Esto era físicamenteimposible debido a la fuerza de rozamiento que se desarrollaría entre las dosplacas. El quiebre a favor de la teoría de la deriva de los continentes llegó a mediados del siglo XX con las primeras exploraciones batimétricas de detalle

llevadas a cabo en el Océano Atlántico, que tenían como objeto el estudio dela edad y la profundidad del fondo oceánico. En esas investigaciones se cono-ció la topografía del fondo oceánico en detalle descubriéndose enormescordilleras sumergidas en el centro del océano que, hoy en día, se conocen conel nombre de dorsales centrooceánicas. La comprensión moderna de la teoría de la Tectónica de Placas esta basada en gran medida en cuatro datos u obser-vaciones del suelo oceánico surgidas en aquella instancia:

• la batimetría (profundidad de fondo oceánico),• la edad del suelo oceánico,• la información magnética del suelo oceánico,

• los terremotos. A continuación veremos qué información aporta cada uno de ellos.

Como ya se mencionó anteriormente, los fondos de los océanos, lejos deser uniformes, presentan variaciones de alturas de hasta 6 kilómetros. Sinembargo, existe una cierta regularidad en cuanto a cómo están distribuidasestas distintas alturas. En general en el centro de los océanos se ubican altas

cordilleras submarinasque alcanzan 2 km dealtura, denominadas lasdorsales centrooceánicas.Por otra parte, las zonasmás profundas del océanose encuentran alejadas delas dorsales y, en ciertoscasos, cerca del borde delos continentes (Figura 3.1).

En la década del 80, gra-cias al submarino deinvestigación Alvin, se com-probó que estas cordillerassubmarinas ubicadas en laszonas centrales de los océanoseran lugares muy activosdesde puntos de vista

1.- La ausencia de uniformidad del fondo oceánico

Figura 3.1. Mapa batimétrico del fondo oceánico (relieve del fondo oceánicozonas rosadas a verdes son las más elevadas mientras que las zonas azul viorepresentan profundidades que alcanzan más de 6 km.


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geológicos y biológicos. Se descubrió que no sólo estaban formadas por cade-nas de volcanes alineados sino que son habitadas por numerosascomunidades de organismos.

Para medir la edad de ciertas rocas se utilizan métodos radioactivos. Algunos elementos, como el uranio, o el carbono 14 funcionan como relojesde tiempo, ya que se es posible conocer cuánto tardan en desintegrarse, y asíse puede saber cuándo se formó una roca que contenía a dicho elemento. A esta metodología de obtener la edad de una muestra de roca se la conocecomo ‘datación’. Las primeras muestras del fondo oceánico fueron datadaspor este método. Los resultados de las dataciones mostraron que las rocasmuy cercanas a las dorsales centrooceánicas eran muy jóvenes mientras quelas rocas más alejadas más antiguas. Sobre las dorsales las rocas se están for-mando en estos momentos. Sin embargo, en los lugares más alejados de lasdorsales el fondo oceánico, alcanza hasta los 200 millones de años (Figura

3.2). Si admitimos que el fondo oceánico se forma en las dorsales, entoncesesas rocas de 200 millones de años debieron, en algún momento, estar máscerca de una dorsal. Esta es una de las evidencias concretas del movimientohorizontal de sectores de la superficie terrestre. Por otra parte, en el capítuloprimero se vio que la Tierra posee 4.500 millones de años. Si la corteza oce-ánica más antigua posee tan solo 200 millones de años,

¿qué sucedió, entonces, con la corteza oceánicaque se formó hace 500 millones de años?

Una posibilidad podría ser que los océanos se hayan formado hace tansólo 200 millones de años. Sin embargo, no es cierto ya que hay numerosasevidencias de que los océanos han existido, prácticamente, desde el inicio de


2.- El tiempo perdido

Figura 3.2. Mapa que muestra la edad del fondo oceánico. Figura modificada de http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/crustageposter.gif

Como se observa claramente lasrocas más jóvenes (color rojo) seencuentran en zonas cercanas a lasdorsales. En cambio las rocas másantiguas (colores azules) se ubicanen las áreas más alejadas de las dor-

sales centrooceánicas. Nótesetambién que sobre la faz de la Tierra no existen rocas de fondo oceánicomás antiguas que 200 millones deaños. Éstas han sido consumidas enzonas de subducción.


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la Tierra. Entonces sólo queda pensar que el hecho de que no exista en la Tierra corteza oceánica más antigua, implica que ésta se ha destruido o fueconsumida en algún sitio. La determinación de la edad del fondo oceánico enla Tierra muestra entonces que existen lugares en donde se forma corteza, lasdorsales, y lugares donde se destruye la corteza, que hoy en día se conocencon el nombre de zonas de subducción, analizadas en el capítulo anterior.

La Tierra posee un campo magnético que se genera en el núcleo líquido enmovimiento (ver capítulo 2 figura 2.5). Éste es el campo magnético que se puedeapreciar con sólo mirar una brújula. Tal como se describió está generado por unelectro imán producido por corrientes de materiales conductores en el centro dela Tierra, cuyas líneas de fuerza salen del Polo Sur y entran en la Tierra por el PoloNorte. Es decir, que en los polos las líneas de fuerza del campo son perpendicu-lares, o verticales, mientras que en el Ecuador son tangentes a la superficie uhorizontales. Una aguja magnetizada que pende de un hilo en los polos se dispo-

ne verticalmente, mientras que en la zona ecuatorial se pone horizontal. Esposible medir el campo magnético de las rocas ya que éstas conservan (memori-zan) el campo magnético del momento en que se formaron. Las rocas, al enfriarse(tomemos como ejemplo una lava ardiente emitida desde un volcán) adquierenel campo magnético en el que se produjeron. Los minerales magnéticos de una roca derivada del enfriamiento de una lava en la zona polar se orientarán vertical-mente, mientras que en una zona ecuatorial lo harán horizontalmente. Las rocasconservan la intensidad del campo, así como la dirección de dicho campo segúnla latitud a la que se hayan formado.

Al tiempo que comenzaron a datarse las rocas del fondo oceánico, también,se midieron sus campos magnéticos. El resultado fue sorprendente: el campo

magnético, a través del tiempo, experimentaba reversiones, es decir que sus líne-as de fuerza alternaban el sentido desde el Polo Sur al Norte y desde el Norte al Sura través del tiempo. Así surgió una nueva disciplina llamada “Paleomagnetismo”,

Figura 3.3. Anomalías magnéticas de fondo oceánico.

3.- Magnetismo terrestre: la brújula hacia el camino correcto


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que estudia el campo magnético del pasado. Las rocas que se encuentran hoy cerca de las dorsales centrooceánicas, por lo que han sido“recientemente” formadas, poseen un campo magnético“normal”, equivalente al actual. Sin embargo, las rocasque se encuentran un poco más lejos y en consecuencia son más viejas, poseen un campo “inverso”, totalmenteopuesto al actual. Más lejos aún de las dorsales, rocas más

viejas, vuelven a tener un campo magnético normal(Figura 3.3), y así sucesivamente.Este patrón se repite hacia ambos lados de las dorsales por lo que, en los fon-

dos de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico, por ejemplo, existen rocasmagnetizadas según campos magnéticos normales y reversos en forma alternada-mente. Lo interesante de esta técnica es que si se toma una de las bandas, ya sea de magnetización normal o reversa a uno de los lados de la dorsal, se puede bus-car su par al otro lado de la dorsal. Significa que este par, al tener el mismo campoy la misma edad, tuvieron que formarse en el mismo lugar (una dorsal centroo-ceánica) y, con el tiempo, fue separado. Así como con las dataciones se logró saber

que los fondos oceánicos se expanden, el paleomagnetis-

mo permitió correlacionar rocas que, hoy en día, seencuentran alejadas, pero que, en algún momento, estu-vieron juntas. Por lo tanto, no sólo es una evidencia deque bastas porciones del fondo oceánico se mueven y,por lo tanto, también, los continentes adyacentes, sinoque permite saber cómo se movieron, dónde se formarony el camino que recorrieron hasta el lugar que se encuen-tran actualmente (Figura 3.4).


Figura 3.4. Mapa de las anomalías magnéticas en el Océano Atlántico Sur. Figura modificada de http://ccgm.free.fr/WDMAM_b_gb.html

A medida que sale material fundido de la dorsal oceánica éste se enfría y “congela” elcampo magnético en el que se encuentra inmerso. Dado que el campo magnéticoalterna entre normal (el actual) e inverso(contrario al actual), quedan conservadas enlas rocas del fondo oceánico bandas alter-nantes de campos normales e inversos.

Se observa el contorno de los continentessudamericano y africano y en el centro elpatrón de anomalías magnéticas paralelas a la dorsal oceánica. Los colores rojos y azulindican la polaridad normal y reversa delcampo al momento de formación de lasrocas respectivamente.


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En el capítulo anterior estudiamos cómo los sismos permitían conocer enforma indirecta las diferentes densidades y los estados de los materiales que com-ponen el interior terrestre. Al analizar la distribución de los sismos en la corteza seobserva que estos se agrupan en lugares determinados, no están distribuidos al azar.Comparando la batimetría (relieve de fondo oceánico) con un mapa de sismos, se

observa que la mayoría de ellos se ubica en dos sectores: en las dorsales centrooce-ánicas y en las fosas cercanas a los continentes en donde se desarrollan las zonas desubducción. El estudio de los sismos permite inferir también la mecánica de defor-mación a la cual se asocian, tópico que excede a este libro. Nos bastará saber queson perfectamente diferenciables aquellos sismos producidos por estiramiento deuna roca (extensionales) de aquellos producidos por el aplastamiento horizontal(compresión) de la misma. Los sismos que se ubican sobre las dorsales centrooce-ánicas son de tipo “extensional” mientras que la mayoría de los sismos ubicados enlas fosas cercanas a los continentes son de tipo “compresivos” y provienen de zonasmás profundas.

Figura 3.5 Mapa que muestra los sismos ocurridos entre 1975 y 1999. Los epicentros, lugar donde se origsismo, se ubican en las zonas de dorsales oceánicas, montañas y zonas de subducción

4.- Terremotos, las viejas ideas tiemblan


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Las dorsales son cordilleras submarinas donde se forma el suelo oceánico,separándose luego y transportándose horizontalmente. Allí las rocas provenien-tes de erupciones volcánicas son jóvenes y se fracturan extendiéndose, por lo quelos sismos asociados son poco profundos y extensionales. Por otro lado en lasfosas cercanas a los continentes las rocas son antiguas (ya que están lejos de lasdorsales en las cuales se formaron) y se hunden en el manto en las zonas de sub-ducción, por lo que se generan allí sismos profundos, y compresivos debido a la

fricción entre el borde continental y la corteza oceánica. En las zonas de subduc-ción, finalmente, el material generado en las dorsales es reciclado en el interiorterrestre (Figura 3.5).

El sistema de posicionamiento global (GPS) es una herramienta muy pre-cisa de ubicación que, mediante una red de satélites, permite conocerexactamente y al instante la ubicación de un punto dado en la superficie delplaneta. Datos de GPS permiten medir el movimiento de los continentes año

a año, que oscilan en unos pocos centímetros por año.

La corteza terrestre está formada por una serie de 14 placas rígidas, que invo-lucran la corteza y parte del manto, y poseen movimiento independiente unas deotras. Estas placas conforman la litósfera que se desliza, lentamente, sobre la aste-

nósfera. La astenósfera constituye una zona del manto que se encuentra parcialmente fundida. Esto tan sólo significa que un 1% del material allí seencuentra en estado líquido. A pesar de ser muy poco, esta pequeña proporciónde material fundido permite que la litósfera “patine” y se deslice casi libremente.

Si no existiera esta delgada capa de entre 150 y 200 km de espesor, la fuer-za de rozamiento entre la litósfera y la astenósfera no permitiría que la primera,o lo que es lo mismo que las placas se desplacen. De esta manera la teoría dela deriva continental es reemplazada por la de la Tectónica de Placas que ofre-ce una explicación plausible que explica el desplazamiento de grandes bloquesemirrígidos sobre la faz de la Tierra. Según sea su movimiento las placas pue-den separarse o chocar entre sí, o inclusive rozarse de costado. En el centro delOcéano Atlántico, por ejemplo, la dorsal centrooceánica delimita dos placasque se separan una de otra. Cuando dos placas chocan entre sí pueden levan-tarse grandes cordilleras. Un claro ejemplo de esta situación es la cadena andina a lo largo de la costa pacífica del continente americano, en donde lasplacas oceánicas pacíficas se hunden bajo la placa sudamericana.


5.- Midiendo el movimiento de los continentes y océanos

6.- La litósfera

Segundo Acto


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Aquellos sitios en los cuales dos placas se separan una de otra, particular-mente en el caso en el cual funciona una dorsal centrooceánica, sedenominan márgenes divergentes. Un margen divergente nace dentro de una placa única que comienza a experimentar fenómenos de estiramiento y frac-

tura formando un rift (Figura 3.6)

Los sistemas de rift son zonas donde la corteza continental, comienza a romperse en el interior de una placa. Con el tiempo pueden llegar a indivi-dualizarse dos placas si el proceso persiste. Este proceso genera un sistema de grietas en la parte superior de la corteza continental que, en profundi-dad, se asocian al estiramiento y adelgazamiento horizontal de la misma.Este proceso se observa actualmente en África oriental, donde el continen-te se está desgarrando. Si el proceso persiste, eventualmente, quedará dividido en dos. Llegado ese punto, el área comprendida por el rift, carac-terizada por una corteza muy delgada producto del estiramiento, se inunda

de agua y se genera un nuevo mar, hecho que ocurre precozmente en el MarRojo y Golfo de Adén. Si el proceso de separación continúa, dará lugar a unnuevo océano, tal como sucedió cuando se separó América y África hace180 millones de años (Figura 3.7).

El adelgazamiento de la corteza, debido a la extensión producida en unsistema de rift, deriva en la formación de una dorsal centrooceánica a par-tir de la cual dos placas divergen, como por ejemplo ha ocurrido desde hacetan solo unos 5 millones de años en el Mar Rojo. La creación de nueva cor-teza es un resultado natural de la tectónica de placas; al separarse una placa oceánica de otra queda entre ellas un espacio que es rellenado por material

proveniente del manto, correspondiente a roca fundida (magma). Este material fundido se genera debido a la descompresión súbita que sufren lasrocas calientes por debajo de las dorsales centroo-ceánicas a abrirse éstas. La descompresión es unmecanismo eficaz para fundir, parcialmente, una roca que se encuentra a grandes temperaturas. Encuanto llega este magma a la superficie sufre cam-bios físicos y químicos al perder gases y al entraren contacto, enfriarse y combinarse con el agua del mar. Al continuar separándose las placas, esta nueva corteza oceánica es arrastrada hacia amboslados de la cresta dejando lugar para que ascienda más material proveniente del manto. El materialque asciende se encuentra caliente, y por lo tanto

7.- Márgenes divergentes

Figura 3.6. El Rift de África Oriental es una extensa zona de fosas que constituye la expresión del pso de ruptura de un continente. Hacia el norte se observa cómo las zonas deprimidas ya están sinundadas por el océano en el Mar Rojo y Golfo de Adén.


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es poco denso. Así transmite parte de su calor al material que tiene a loslados, el cual se expande empujando el material que tiene encima y dandolugar a las grandes elevaciones sobre el nivel medio del fondo marino queson las cordilleras centrooceánicas. Conforme se aleja del centro de expan-sión, la nueva corteza oceánica se va enfriando, lo cual la vuelve más densa

y, por lo tanto, más pesada. Al pesar más, la corteza más vieja, hace presiónsobre el material de la astenósfera y lo hace descender. La velocidad en quese abren las dorsales es variable, con valores que oscilan entre los 5 y 20 cen-tímetros por año (Figura 3.7).

Las trincheras oceánicas, correspondientes a aquellas zonas más profundasde la Tierra, son la expresión superficial del fenómeno de subducción: aquellossitios en los cuales el fondo oceánico formando parte de una placa se flexiona por debajo de otra placa (Figura 3.8). Allí las rocas formadas en las dorsalescentrooceánicas que se habían transformado al interactuar con el agua marina son transportadas a las profundidades a altas condiciones de presión y tempe-ratura. Estas rocas contienen agua en los minerales que las conforman. El agua es un importante reductor del punto de fusión. Para fundir roca seca hace falta mucha más temperatura que para fundir roca que esté hidratada, es decir, quecontenga agua. El agua introducida en la zona de subducción por medio de


(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 3.7 Evolución de un margendivergente.a) El proceso de extensión se inicia

con la formación de un rift en el in-terior continental.

b) La corteza se extiende formando de-presiones en los cuales se alojan vol-canes alimentados por el material fun-dido que proviene de la astenósfera.

c) En las etapas más evolucionadaslas zonas deprimidas son inunda-

das por el mar y comienza a for-marse un nuevo océano.d) Finalmente se forma una dorsal cen-

trooceánica y comienzan a derra-marse lavas que derivan en rocas tí-picas del fondo oceánico.

8. Márgenes convergentes


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estas rocas hidratadas abandona, a altas condiciones de presión, la estructura cristalina de los minerales que la contenían. De esta manera las rocas del mantoubicadas por encima se hidratan disminuyendo su punto de fusión. Así se pro-duce la fusión parcial del manto dando lugar a corrientes de magma que, enocasiones, llegan a atravesar la corteza continental y a producir cadenas de vol-canes paralelas a la zona de subducción como en el caso de la cadena devolcanes activos alojada sobre la Cordillera de los Andes (Figura 3.8).

El proceso de subducción está íntimamente asociado a la generación de

terremotos y volcanismo, además de ser uno de los principales mecanismosde formación de montañas. La mayor o menor velocidad e inclinación conlas que las placas se hunden por debajo de otras, darán lugar a cadenas demontañas de diferentes proporciones.

Alineamiento volcánico

Placa

(continenta

Magma

ascendente

Cort

contin

Fusió

parcia

Sismos de

foco profundos

Placa

Zona de subducción

Corteza oceánica

Litósfera

Astenósfera

Figura 3.8. En una zona de subducción el suelo oceánico se hunde y sumerge en el interior terrestre. Enproceso pueden formarse importantes cadenas montañosas debido a la presión ejercida entre ambas ptal como en la zona de subducción paralela a la cordillera de los Andes. La liberación de agua por parte d

minerales hidratados formados en las dorsales centrooceánicas, funde parcialmente al manto dando lugdesarrollo de cadenas de volcanes paralelas al margen de subducción.


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Las placas pueden, además, moverse lateralmente una con respecto a otra.En estos ambientes no se generan estructuras tales como montañas, más típi-cas de los límites convergentes, siendo aún sitios activos donde ocurrenterremotos y, en algunos casos, hasta volcanismo pero en muy poca medida,debido a fenómenos de descompresión locales.

Existen cadenas de islas volcánicas y de montes submarinos que no estánasociadas a zonas de subducción ni a dorsales centrooceánicas. Algunas deellas, como la cadena de Hawai-Emperador, incluso se encuentran en el cen-tro de una placa. Si se estudia la edad de las componentes de estas cadenas devolcanes, se observa que sus edades aumentan conforme uno se aleja de unode los extremos y que la actividad volcánica disminuye con la edad. Sólo seconservan unos pocos volcanes activos en un extremo mientras los más anti-

guos se encuentran apagados. Este hecho se explica a través de una fuente dematerial fundido fija en un punto, por encima de la cual una placa se despla-za y se van formando volcanes. Estas fuentes de magma son llamadas puntoscalientes o plumas, y se supone que son corrientes angostas de unos 150 kmde diámetro de material caliente que ascienden rápidamente (1-2 m/año)desde las profundidades del manto cerca de l

libro tectónica de placas folguera-spagnuolo 2010

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